毫米波雷達并不是個新鮮事物,早在上世紀60年代,美國就開始在車載領域應用毫米波雷達,但當時的工藝水平較低,應用的是單天線,前端只能一收一發,其頻率只有10GHz。而且,這種雷達裝置配備在車輛的前方并不美觀。
隨著技術的進步,雷達的頻率不斷提升,天線尺寸也越來越小。在1992年,美國交通部門在灰狗公交車上安裝了1500套毫米波雷達,到1993年取得了立竿見影的效果,讓交通事故發生率下降了25%。
目前,全球的毫米波雷達市場幾乎由國外廠商所把持,尤其77G毫米波雷達,技術難度大,核心技術及出貨量主要集中在比較知名的Tier 1手中?,F在全球前四大的毫米波雷達供應商被稱為“ABCD”,即 Autoliv(美安)、Bosch(博世)、Continental(大陸)和 Delphi(德爾福)。他們年出貨量總和達到千萬級別,且價格便宜。
但,除了全天候和低成本的優勢,傳統毫米波雷達也有其技術的局限性,比如無法點云成像,精度低。這些指標通常是出現在自動駕駛領域,由激光雷達體現,只是由于多種因素,激光雷達難以短時間內量產普及。因此,尋找一種低成本可靠的高精度傳感器,就成了業內焦點。
傲酷雷達(Oculii)在全球首創了車載4D雷達及高清點云成像雷達。現在研發中的高清點云雷達,成像效果將可與16線激光雷達媲美。下一步隨著點的密度增加,甚至可以達到64線激光雷達的效果 。
公司成立以來,得到投資界大咖們一路追捧,已獲得柳傳志、周鴻祎、汪潮涌、曾李青、王利杰旗下的基金投資以及三星集團的投資。
除了在全球市場順利開拓外,正在中國市場重點布局前裝L2-L4自動駕駛、“兩客一危”、ITS等領域,已和多家國際國內Tier-1廠商達成投資和戰略合作意向,很多主機廠對使用傲酷的點云成像雷達在L3-L4上的應用充滿期待。
傲酷雷達創始人在美國有近30年雷達教學與創業經驗。核心團隊深厚的雷達領域經驗積累,使公司在技術上不斷挑戰毫米波雷達的技術天花板,產品上首創出精度越來越高的點云成像雷達。
前高德負責移動業務群的副總裁郄建軍,曾經一手打造高德地圖APP,從零起步做到幾億用戶,現擔任傲酷公司全球CMO,中國及亞太區總裁。近期采訪到郄建軍,他向我們介紹了傲酷公司的一些基本情況。
傲酷公司全球CMO,中國及亞太區總裁郄建軍
獨創的4D毫米波雷達
4D雷達就是能測量目標物體的3D坐標+1D速度。傳統毫米波雷達通過測量目標的距離和角度得出2D平面坐標以及速度,沒有高度坐標,因此可以簡單理解為平面雷達。一般應用情況下,做AEB、ACC等應用功能是夠用的。
但是做無人駕駛等應用時,視頻和激光雷達都是對目標物體的3D立體坐標進行探測,而傳統毫米波雷達只能對物體的2D平面坐標探測,當做多傳感器數據融合時出現了其他傳感器是立體坐標,而毫米波是平面坐標的矛盾。這時標定和數據融合都比較難。
4D毫米波雷達多了一個高度維度,能探測物體的3D坐標數據,和視頻及激光一樣,數據融合非常容易,融合精度也非常高。另外,沿路空中的物體,如天橋、紅綠燈、路牌等都在高處,傳統毫米波雷達沒法探測出來。
而有了4D雷達后就很容易做到。4D雷達比普通毫米波雷達多了縱向天線及處理器,可以檢測不同高度,不同水平面上的運動和靜止物體。
2015年下半年,傲酷推出了世界上第一款商用的24G 4D雷達,針對智能交通應用。2017年下半年,傲酷又推出了77G的4D雷達。目前已經開始小規模量產,接下來準備在國內進行大規模車規量產。
由于采用了TI的CMOS單芯片解決方案,其77G 4D雷達可以做到火柴盒大小,是ABCD雷達的一半大小。長距雷達測距能達到250米,角度分辨率小于3度,行人和自行車檢測性能突出。
很明顯,傲酷產品性能已經達到和超過ABCD雷達的性能水平。尤其值得關注的是,傲酷的雷達對動態和靜止物體的都能很好地連續跟蹤。克服了傳統毫米波雷達對靜止目標容易漏檢的短板。
性能媲美低線束激光雷達
跟激光雷達相比,毫米波雷達的測距和測速上性能和精度上完美,加上價格100美金左右,車載已經大規模使用,全天候工作,這些方面優點突出。 但激光雷達能做點云成像,環境3D建模。尤其是角精度很高,達到0.1-0.2度。這兩點完美碾壓傳統毫米波雷達。
業界普遍認為,L4必須有激光雷達,但L2-L3如果上激光雷達不現實。價格高、車規不成熟等直接制約著激光雷達在這個階段的廣泛使用。如果在L2-L3上用毫米波雷達做到類似激光的效果,應用場景會非常豐富。
傲酷的4D高清點云雷達就是在這個方向的嘗試。這里邊最難的技術是,毫米波雷達如何增加角分辨率,從傳統的3度角分辨率提高至1度甚至0.1度。
理論上來說,增加角分辨率的直接做法就是增加天線數量,軍用雷達動輒上百個天線,使得其角分辨率很高。但車載雷達體積尺寸受限,不能簡單靠加天線去做這件事。
傲酷的做法是在不增加物理天線數量的情況下,采用軟硬件虛擬的方法,用幾根天線模擬出幾十上百根天線的效果,從而達到接近或等同激光雷達的角分辨率。
點云的方式是激光雷達獲取周邊物體外形的重要方法,毫米波也可以用點云的方式做同樣的事情。電磁波發射到周邊一個物體上,會有多個反射點。如果都加以跟蹤利用,就可以不止測到物體,可以看出其大概輪廓。
如果以上模擬出的多天線發射,可以把發射波大幅度加密,反射點就會更密,這時物體的輪廓就看的更清楚,類別分的更清楚。高清點云成像基本就是這個原理。
傲酷現在可以做到單個雷達2-3萬個點,一圈4個雷達下來算下來可以到10萬點云,達到8線激光雷達的點云成像水平。短期內的目標是一個雷達5萬個點,一圈下來20萬個點?;旧夏苓_到類似16線激光雷達的成像水平。
目前在全世界市場,能拿出同類產品做Demo的絕無僅有,傲酷在這一塊屬于全球領先的水平。
點云毫米波雷達的自動駕駛應用
對于毫米波雷達的前景,郄建軍十分看好。他認為毫米波雷達在L1-L5都是三大傳感器之一,是必需品和標配, 只靠全天候工作這一招就可以穩立不敗之地。
哪怕激光雷達有一天價格降下來和車規很成熟,但天氣對性能的影響是其先天不足。攝像頭性能對天氣的敏感就更不用說了。三大傳感器是功能互補,在L4-L5階段應該都是不可或缺的。L2-L3階段,毫米波+攝像頭即夠用。
在L2-L3階段,毫米波雷達的作用現在被低估,功能還沒有被充分挖掘。比如AEB/ACC里,毫米波雷達可以作為主傳感器,攝像頭是配角。特斯拉在當時出事故后,毫米波雷達由配角變成主角。毫米波在測距、測速方面的優點在AEB/ACC里可以發揮的淋漓盡致。
Uber的最近出的交通事故后,業界對行人的監測的重要性認識提到前所未有的高度。同時也看到攝像頭、激光雷達在特殊天氣條件下的局限。
其實毫米波雷達在行人監測方面大有可為。傲酷的前向長距雷達可以測到100米左右的行人。這樣不論天氣如何,行人的安全性有了更大的保障。
尤其在L3階段,自主泊車、堵車跟車等功能都是在城市道路上的功能,周邊環境非常復雜,汽車、行人、單車、電動車混雜在一起。光靠攝像頭感知是遠不夠的,需要有更好的傳感器組合。
而激光雷達由于各種因素制約不能用,高清點云毫米波就可以起到非常大的作用。比如自主泊車時,攝像頭用的魚眼攝像頭得到了360度環視效果,但對周邊的物體的距離和速度測量,比普通攝像頭誤差更大,可測距離更近。這時周邊的汽車、行人、自行車等環境很復雜時,做決策就風險很大。
點云毫米波雷達就可以把攝像頭的短板很好地補上,對周邊復雜環境可以3D實時建模,對行人車輛的精準距離和速度監測。攝像頭在大雨、黑天、逆光下的性能下降,也可以被點云毫米波補上。這樣攝像頭+點云毫米波成為L3功能的最佳傳感器組合。
性價比決定前裝市場
郄建軍介紹傲酷正在和許多主機廠和Tier1、ADAS廠商等全面溝通,配合大家的項目需求。這次隨高工智能汽車全國巡回走訪主機廠和Tier1,也得到了非常積極的市場反饋。
大家對77G 4D雷達評價普遍不錯,希望用以填補ABCD的市場缺口。由于用了TI的CMOS單芯片解決方案,其量產價格可以做到比ABCD的現有毫米波雷達價格更低。其完全開放的接口,容易的數據融合等使許多Tier1和主機廠愿意用其雷達做AEB/ACC等L2功能。
主機廠和Tier1對傲酷的高清點云雷達的期待很高。很多人都在為L3階段是否要硬著頭皮上激光雷達而糾結。有了點云毫米波雷達,L3碰到的復雜周邊環境, 攝像頭+點云毫米波完美融合后就可以很好地解決。應用潛力非常巨大。
郄建軍表示,公司正在國內全面布局,希望和主機廠和Tier1一起共同發展,把L2-L4的市場搞好,為中國的自動駕駛產業發展添磚加瓦,貢獻應有的力量。
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原文標題:敢跟LiDAR叫板的4D毫米波雷達,準備搶“ABCD”的飯碗 | GGAI獨家
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